专利名称：掺杂金属氧化物银－二氧化锡电触头材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及本发明涉及电工触头材料及其制备工艺。
背景技术：
电触头是电器开关、仪器仪表的接触元件，是接触器、继电器等电器的关键材料，起着接通、分断和传输电流的作用，广泛用于电力、电信系统及家电控制机械等设备中。目前国内外各类低压电器中大量使用的为AgCdO、AgNi等电触头，AgCdO加工性能、接触电阻、抗电弧侵蚀等综合性能较好，因此，AgCdO触头材料应用广泛，但由于AgCdO材料在生产、使用过程中不可避免地产生镉毒，造成环境污染，而且随着低压电器小型化、高可靠性、长寿命的进程中，AgCdO材料也暴露出其抗熔性能差、抗电弧烧损严重等缺点。银-氧化锡电触头材料是近年来快速发展起来的一种无毒材料，它具有热稳定性好、耐电弧侵蚀及抗熔焊性能好，使用范围可达10-1000A，从而保证电器运行的可靠性，提高使用寿命，是目前在接触器、继电器及低压开关中代替有毒的银氧化镉之理想材料。
国内外目前多采用内氧化加铟法生产银氧化锡触头材料；但存在生产成本高、工艺复杂、生产率、成品率等问题，远远不能满足国内电器及汽车市场对电触头的要求。近年来用粉末冶金法制造银氧化锡触头得到快速的发展，但是统观目前状况，用粉末冶金法制造银二氧化锡电触头尚存在以下不足(1)工艺比较繁杂(2)二氧化锡粉末分布不够均匀，影响着材料的可加工性和电性能的稳定性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述粉末冶金法生产银氧化锡的触头的不足之处，提供一种掺杂的金属氧化物银-二氧化锡电触头及其制备方法。该电触头具有电导率高，组织均匀细致、界面结合强度高、抗熔焊、耐电弧烧损的特点，其制备工艺简单、成本低。
本发明是通过下述技术方案加以实现的。其电触头材料是由银、二氧化锡和掺杂的金属氧化物组成。其中二氧化锡含量为5～20wt％、掺杂的金属氧化物含量为0.5～8wt％，其余为银。
上述电触头材料中掺杂金属氧化物是氧化锆、氧化锌、氧化钛、氧化锑或氧化钨粉末的一种或两种。
上述电触头材料的制备方法，其特征在于包括下述步骤(1)将掺杂金属氧化物的氧化锆、氧化锌、氧化钛、氧化锑或氧化钨粉末的一种或两种以0.5～8wt％的比例和二氧化锡粉末以99.5～92wt％混合，放入烧结炉在900～1300℃烧结3～10小时，制备掺杂二氧化锡粉末；(2)将掺杂二氧化锡粉末放入浓度为0.8～1.2N AgNO3溶液中，该溶液加三乙醇胺为分散剂，加入量为10～80ml/kg，制备银包覆掺杂二氧化锡粉末；(3)将按步骤(2)得到的银包覆掺杂二氧化锡粉末与银粉混合，按银与掺杂二氧化锡粉末重量比90∶10混合；(4)将步骤(3)的混合粉末在150-400MPa的压力成型，在750-900℃，烧结2-8hr，制备电触头材料。
本发明的主要优点在于，将金属氧化物掺杂到二氧化锡粉末中，提高了材料的导电性，有利于降低材料的接触电阻。在化学镀液中加入分散剂的包覆掺杂二氧化锡粉末，可获得粒度均匀、高度分散、界面结合力强的粉末，提高了触点的抗熔焊、耐电弧烧损及抗电转移的能力。所用原料易得，工艺简单，成本较低，适于工业规模生产。
具体实施例方式
实施例一(1)用氧化钛经研磨、过筛，与二氧化锡粉末混合，二氧化锡和金属氧化物的比例为98∶6wt％，经高温1000℃、10小时扩散烧结，研磨后得到掺杂氧化钛二氧化锡复合粉末。(2)将掺杂二氧化锡粉末，放入银氨络离子溶液中，再放入60ml三乙醇胺/kg(Ag)，搅拌20分钟，加入水合肼溶液续搅拌，得到银包覆金属氧化物复合粉末，经洗涤pH＝7、在100℃烘干，得到银包覆粉末。(3)将银粉和包覆掺杂二氧化锡粉末以90∶10(wt％)的比例混合6小时，经300MPa冷压胚，850℃烧结烧结3hr；热挤压(挤压比为200)；冷拉拔至最终尺寸；打铆钉。
丝材密度为9.7-10.1kg/cm3，电阻率为2.1-2.6μΩ.cm，硬度为HB700-1100Mpa，抗拉强度为220-350Mpa，延伸率为8-26％。
实施例二(1)用氧化锆、氧化钛与二氧化锡粉末混合，二氧化锡和氧化锆、氧化钛的比例为90∶4∶1wt％(重量比)，经高温1200℃、6小时扩散烧结，研磨后得到掺杂二氧化锡复合粉末。(2)将掺杂二氧化锡粉末放银氨络离子溶液中，加入40ml三乙醇胺/kg(Ag)搅拌半小时，加入水合肼溶液继续搅拌，经洗涤到pH＝7、烘干得到银包覆粉末。(3)将银粉和包覆掺杂二氧化锡粉末以90∶10wt％比例混合，混粉6小时，经压坯(压力300Mpa)，850℃烧结3hr；热挤压(挤压比为200)；冷拉拔至最终尺寸；打铆钉。
权利要求
1.一种掺杂金属氧化物银-二氧化锡电工触头材料，其特征在于它由银、二氧化锡和掺杂金属氧化物组成；各组分的含量为银85～90％，二氧化锡5～20％，掺杂金属氧化物0.5～8％。
2.按权利要求1所述的掺杂金属氧化物银-二氧化锡电触头材料，其特征在于掺杂的金属氧化为氧化锆、氧化锌、氧化钛、氧化锑或氧化钨粉末的一种或两种。
3.一种按权利要求1所述的掺杂金属氧化物银-二氧化锡电触头材料的制备方法其特征在于(1)制备掺杂金属氧化物与二氧化锡的粉末，将氧化锆、氧化锌、氧化钛、氧化锑或氧化钨粉末的一种或两种以0.5～8wt％的比例和二氧化锡粉末以99.5～92wt％混合，放入烧结炉在900～1300℃烧结3～10小时，制备掺杂二氧化锡粉末；(2)将掺杂二氧化锡粉末放入浓度为0.8～1.2N AgNO3溶液中，该溶液加三乙醇胺为分散剂，加入量为10～80ml/kg，制备银包覆掺杂二氧化锡粉末；(3)将按步骤(2)得到的银包覆掺杂二氧化锡粉末与银粉混合，按银与掺杂二氧化锡粉末重量比90∶10混合；(4)将步骤(3)的混合粉末在150-400MPa的压力成型，在750-900℃，烧结2-8hr，制备电触头材料。
全文摘要
本发明公开了一种一种掺杂金属氧化物银—二氧化锡电触头材料的制备方法。属于电工合金材料的制备技术。本发明电触头由由银、二氧化锡、掺杂金属氧化物组成，并按银85～90％，二氧化锡5～20％，掺杂金属氧化物0.5～8％比例配置而得；掺杂金属氧化物为ZrO
文档编号C22C5/06GK1425782SQ03100430
公开日2003年6月25日 申请日期2003年1月14日 优先权日2003年1月14日
发明者李玉桐, 李群英, 吕克泰, 郑冀, 赵乃勤, 张勇 申请人:天津大学